[发明专利]用于可再充电的锂电池的正极活性物质、其制备方法以及包括其的可再充电的锂电池

说明书

提供了用于可再充电的锂电池的正极活性物质、其制备方法以及包括其的可再充电的锂电池。该正极活性物质包括包含锂镍类复合氧化物的单个颗粒，以及设置在单个颗粒的表面上并且含有S和Si的涂层部分。

技术领域

公开了用于可再充电的锂电池的正极活性物质、其制备方法以及包括其的可再充电的锂电池。

背景技术

诸如移动电话、膝上型计算机、智能电话等的便携式信息装置或者电动汽车已经使用具有高能量密度和易携带性的可再充电的锂电池作为驱动电源。最近，已经积极地进行研究以使用具有高能量密度的可再充电的锂电池作为混合动力汽车或电动汽车的驱动电源或储能电源。

已经研究了各种正极活性物质以实现适用于此用途的可再充电的锂电池。其中，锂镍类氧化物、锂镍锰钴复合氧化物、锂镍钴铝复合氧化物、锂钴氧化物等主要用作正极活性物质。然而，这些正极活性物质在反复充电和放电期间具有结构坍塌或裂纹，因此存在可再充电的锂电池的长期循环寿命恶化和电阻增加的问题，因此没有表现出令人满意的容量特性。因此，需要开发确保长期循环寿命特性以及实现高容量和高能量密度的新型正极活性物质。

发明内容

提供了用于可再充电的锂电池的正极活性物质、其制备方法以及包括其的可再充电的锂电池，该正极活性物质在改善室温和高温循环寿命特性的同时，其结构稳定并抑制与电解质的副反应以实现低界面电阻和高容量。

在实施方式中，提供了用于可再充电的锂电池的正极活性物质，该正极活性物质包括包含锂镍类复合氧化物的单个颗粒(单晶)，以及设置在单个颗粒的表面上并且含有S和Si的涂层部分。

在另一实施方式中，制备用于可再充电的锂电池的正极活性物质的方法包括：(i)将包括镍类过渡金属氢氧化物、镍类过渡金属氧化物或其组合的前体；锂原料；包括碱金属硫酸盐的助熔剂；和二氧化硅混合，并且进行第一热处理，以及(ii)获得正极活性物质，该正极活性物质包括包含锂镍类复合氧化物的单个颗粒，以及设置在该单个颗粒的表面上并且含有S和Si的涂层部分。

在另一实施方式中，提供了可再充电的锂电池，该可再充电的锂电池包括：包括正极活性物质的正电极、负电极和电解质。

根据实施方式制备的用于可再充电的锂电池的正极活性物质结构稳定并且由于抑制了与电解质的副反应而具有低界面电阻，并且包括其的可再充电的锂电池在实现高容量和高能量密度特性的同时，可表现出优异的室温和高温循环寿命特性。

附图说明

图1为阐释根据实施方式的可再充电的锂电池的示意图。

图2为实施例1中制备的正极活性物质的扫描电子显微镜照片。

图3为实施例1中制备的正极活性物质的扫描透射电子显微镜-能量色散X射线光谱(STEM-EDS)照片。

图4为实施例2中制备的正极活性物质的扫描透射电子显微镜-能量色散X射线光谱(STEM-EDS)照片。

图5为在对实施例1和比较例1中制造的电池单体初始充电期间测量的奈奎斯特图。

图6为在对实施例1和比较例1中制造的电池单体25次循环后测量的奈奎斯特图。

图7为在对实施例2和比较例1中制造的电池单体25次循环后测量的奈奎斯特图。

图8为在对实施例1、实施例3和比较例1中制造的电池单体25次循环后测量的奈奎斯特图。

图9为在比较例1、比较例2中制造的电池单体的初始充电期间的锂离子扩散率的图。

图10为在比较例1、比较例2中制造的电池单体的初始放电期间的锂离子扩散率的图。

图11为在比较例1和实施例1、实施例2中制造的电池单体的初始充电期间的锂离子扩散率的图。